汽轮机叶片冲蚀区的激光修复与强化

针对汽轮机叶片激光修复及强化后的组织和性能特点,进行了2Cr13叶片冲蚀区激光熔覆修复和合金强化的实验研究,并在实验完成后对叶片进行了取样,分析和测试了其显微组织、硬度、耐磨损以及耐汽蚀等性能.结果表明:激光修复层与基体结合紧密;修复层组织由(Fe,C,Cr)过饱和固溶体枝晶和枝晶间CrC组成,而合金强化层组织为(Fe,C,W,Cr)过饱和固溶体枝晶、网络状(Fe,C,W)共晶以及Fe3C、WC和W2C组成;修复层平均硬度为350 HV0.2,合金强化层平均硬度为800HV0.2;修复层和合金强化层的耐磨损性能比叶片基体分别提高了1倍和3倍以上.修复层和合金强化层的耐气蚀性能比基体分别提高了0.5倍和2倍以上.修复强化后的叶片性能优于新叶片,能较大地提高叶片的使用寿命.     

2Cr13不锈钢粉末激光直接堆积成形的组织与性能研究

为说明激光直接金属堆积(DMD)成形件的组织与性能特点,进行了2Cr13不锈钢粉末的直接成形实验研究.检测了不同工艺参数组合下单道熔覆、多道搭接和多层堆积的显微组织形貌,测试了2Cr13零件的硬度、耐磨损、拉伸和残余应力等性能.研究表明,单道熔覆的典型组织有柱状、胞状枝晶和等轴晶三种,其相互转化由温度梯度和凝同速率所决定;由于粉末实时供给,搭接区与预置熔覆有很大不同;多层堆积枝晶生长表现出一定倾斜性,受扫描方式影响较大;不同工艺参数下,熔覆层平均硬度为300～550 HV0.2;当组织为细化的树枝晶时,成形件耐磨损件能可比涮质态2Cr13提高一倍以上;成形件的平均抗拉强度比调质态2Cr13提高30%;直薄壁墙零件不同位置处残余应力不同,但残余应力水平较低.     

基于衍射计算的激光束变换应用研究

通过建立等效近似光学系统,研究了激光加工用的抛物面反射聚焦系统的光学变换特征,并根据标量衍射理论,导出任意给定入射光束在通过光学系统后不同空间平面上光束的强度分布,并对实际检测的高功率高阶混合多模激光束通过聚焦系统后的光强分布做了详细的计算。结果表明,衍射计算的结果与实验相吻合。